[发明专利]煤增强方法

说明书

技术领域

本发明涉及处理生物质以提高其价值或等级的领域。更具体而言，本发明涉及处理生物质、特别是煤的方法，所述方法可有效地将选择的原料由低等级转化为能够提高单位燃料放热量的高等级燃料。这部分地通过驱除低等级煤中所捕集的大部分水分而实现。所述方法同时还除去煤的污染物或杂质，其中许多为有机挥发物，也被称作副产物。

这些副产物非常易燃，并且可以提供使本发明的方法以类似于精炼原油以产生清洁燃料的石油精炼的方式在启动后继续运作所需的热能。除去的副产物被再循环成如屋面用柏油和化学原料等产品。所述有机挥发物是可用作气体燃料的轻质烃，首先在启动后为所述方法提供能量，其余有机挥发物被分离加工以用于其他应用。所述方法还将煤转变为低发烟燃料，使其应用更易为如烹饪和室内供暖等家庭用途所接受。最后，本发明的方法可减轻煤的重量，这降低了将经处理的煤运输至将其作为燃料燃烧的地方的成本。

所述方法是若干不同水平上的节能手段。所述方法可提高煤的等级使其成为更有效的燃料，除去水分，使用从原料中除去的副产物来为本发明的方法提供能量，产生如含有更可用的能量的气体燃料等用于其他应用的经处理的副产物，和减轻煤的重量从而减少将煤运输至其燃烧处的能耗。所述方法还将热量再循环以进一步降低使该方法运作的燃料消耗。本发明的方法主要设计为与次烟煤和褐煤一起使用，但是其同样适用于如废木材、外壳、果壳和有机来源的其他可燃材料等生物质。

背景技术

生物质是人类已知的最大且最易于获取的能源之一。生物质见于各种不完全的形式，如木材、外壳、果壳和泥炭。大量生物质也可以以褐煤、次烟煤、烟煤和无烟煤的形式获得。自人类发现并能够控制火以来，就一直在释放这些物质中所蕴含的能量。然而，这些巨量的能源储备的低效释放导致大气和环境质量的劣化，一些人认为其对全球变暖起到了重大作用。人类对于工业社会所能获得的产品的无厌追求造成的对能源日益增加的需求，使得已经需要以安全、清洁和对环境负责的方式来释放这种能量。

已经知道可在受控环境中应用热来处理煤以提高其等级。本发明实际上是对Hunt的美国专利第6,447,559号的显著改进。Hunt教导在惰性气氛中处理煤来提高其等级。在本发明中，首先将煤在惰性气氛中加热至400°F的温度以产生仅具有2％～5％的水分的煤，然后在惰性气氛中加热至1500°F的温度以产生仅具有1％～2％的水分并且质量减轻高达30％的煤，以获得水分低于2％且挥发物含量低于25％的煤，然后在不含氧气且干燥的气氛中冷却该煤，并最终将其收集。

Hunt之前的现有技术已经认识到加热煤可以除去水分并提高煤的等级和BTU(英制热单位)含量。之前还认识到，该热解活性可将煤中存在的复杂烃类改变为较简单的一组烃类。该分子转换可产生更易于燃烧的煤，但是其为不稳定的产品。现有方法要花费数小时来完成，因而既缓慢，投资和生产成本又高。Hunt大大地缩短了Hunt之前的现有技术的加工时间。

但是Hunt既没有认识到可以使用副产物为该方法提供能源，也没有认识到“收获”大量的用于所述方法之外的建设用途的副产物的能力。Hunt的方法还是一种横向的方法，而本发明为一种可在某些点利用重力将煤从一个区域移至另一个区域的纵向方法。通过本发明的方法可以在多个水平上实现节能，并且加工工厂和加工后的更清洁的燃煤都实现了环境保护。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的一个主要目的是通过使易于再吸收水分、尺寸减小和自燃的不稳定产物的产生最小化来改进现有技术的利用热和压力来从煤中除去水分和挥发性物质的煤提质方法。

本发明的另一个主要目的是通过以下方式提高低等级煤的等级：将低等级煤转化为能够提高单位燃料放热量的高等级燃料并且与此同时利用所述方法的副产物(如作为轻质烃的有机挥发物等)作为燃料来为所述方法在启动后提供能源。

本发明的又一个目的是利用可在若干水平上节能的方法来提高低等级煤的等级，即，提高煤的等级使所述煤成为更有效的燃料，除去水分，使用从原料中除去的副产物为本发明的方法提供能源，产生用于其他应用的经处理的副产物，如含有更加可用的能量的气体燃料等，和减轻煤的重量从而降低将煤输送至其燃烧处的能耗。

本发明的再一个目的是通过除去污染物生产清洁燃煤，以使燃烧该煤可降低空气污染，使该煤成为环境上更可接受的燃料。

本发明的另一个目的是通过除去有毒污染物使煤转变为低发烟燃料，而使其应用更加为如烹饪和室内取暖等家庭用途所接受。

本发明的再一个目的是减少如煤等生物质形式的能源储备的低效释放，继而减小大气和环境质量的劣化和减少全球变暖。